Номер 12, страница 115 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

12. Какие взгляды на природу теплоты были в науке до утверждения кинетической теории тепловых явлений?

12. До утверждения молекулярно-кинетической теории в науке господствовала теория теплорода. Эта теория, возникшая в XVIII веке, рассматривала теплоту как особую невесомую, невидимую и неуничтожимую материальную субстанцию — флюид, который был назван «теплородом».
Основные положения теории теплорода были следующими:
1. Все тела содержат в себе определённое количество теплорода. Нагревание тела объяснялось притоком в него этого флюида, а охлаждение — его оттоком.
2. Температура тела считалась мерой концентрации (плотности) теплорода в нём.
3. Количество теплорода во Вселенной предполагалось постоянным. Он не мог быть создан или уничтожен, а лишь перераспределялся между телами.
4. Разные вещества обладали разной «ёмкостью» для теплорода, что объясняло различие в их теплоёмкостях.
Эта теория успешно объясняла многие известные на тот момент тепловые явления, такие как теплообмен и тепловое расширение. Однако она не могла объяснить, почему при трении выделяется тепло. Опыты графа Румфорда (1798 г.) по сверлению пушечных стволов и Гемфри Дэви (1799 г.) по трению кусков льда друг о друга показали, что тепло можно получать в неограниченных количествах за счёт совершения механической работы. Это прямо противоречило идее о сохранении количества теплорода как субстанции. Эти эксперименты заложили основу для понимания тепла как меры внутренней энергии тела, связанной с движением его частиц, что и привело к утверждению молекулярно-кинетической теории.

Ответ: До утверждения кинетической теории господствовала теория теплорода, согласно которой теплота считалась особой невесомой материальной субстанцией (флюидом), которая может перетекать от одного тела к другому, но общее ее количество во Вселенной остаётся неизменным.

13. Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) основывается на трёх главных положениях, каждое из которых подтверждается рядом опытных фактов.

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов, ионов), между которыми есть промежутки.
• Прямое наблюдение: С помощью современных электронных и сканирующих туннельных микроскопов удалось получить изображения отдельных атомов и молекул и даже манипулировать ими.
• Дробимость вещества и растворение: Тот факт, что вещества можно измельчать, а также растворять одно в другом (например, сахар в воде), указывает на их дискретную (прерывистую) структуру. При растворении объём раствора часто оказывается меньше суммы объёмов растворителя и растворяемого вещества, что говорит о проникновении частиц одного вещества в промежутки между частицами другого.
• Законы химии: Законы постоянства состава и кратных отношений, по которым протекают химические реакции, легко объясняются предположением, что вещества состоят из атомов, соединяющихся в определённых целочисленных соотношениях.

2. Частицы вещества находятся в непрерывном беспорядочном (хаотическом) движении.
• Броуновское движение: Беспорядочное движение мельчайших твёрдых частиц, взвешенных в жидкости или газе. Оно объясняется хаотичными и неуравновешенными ударами молекул окружающей среды по этим частицам. Это явление является наглядным подтверждением теплового движения молекул.
• Диффузия: Самопроизвольное взаимное проникновение молекул соприкасающихся веществ. Примеры: распространение запахов в воздухе, окрашивание воды каплей чернил. Диффузия происходит благодаря движению молекул.
• Давление газа: Давление газа на стенки сосуда является результатом многочисленных ударов его быстро движущихся молекул о стенки.

3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: они притягиваются и отталкиваются.
• Существование твёрдых тел и жидкостей: Тот факт, что вещества могут сохранять форму (твёрдые тела) или объём (жидкости), указывает на наличие сил притяжения между их частицами.
• Упругость и прочность: Чтобы растянуть или сломать твёрдое тело, нужно преодолеть силы межмолекулярного притяжения. Способность тела восстанавливать форму после деформации (упругость) также обусловлена взаимодействием частиц.
• Малая сжимаемость жидкостей и твёрдых тел: При попытке сжать вещество частицы сближаются настолько, что начинают доминировать силы отталкивания, препятствующие дальнейшему сжатию.

Ответ: Обоснованием молекулярно-кинетической теории служат такие опытные факты, как броуновское движение, диффузия, давление газа на стенки сосуда, существование различных агрегатных состояний вещества, его прочность, упругость и малая сжимаемость, а также возможность прямого наблюдения атомов и молекул с помощью современных микроскопов.